å‰µæ–°æ°¸ä¸æ¢æ¥â€”自動化技術進æ¥çš„è²åŠ èŠè¦–è§’
伿¥ç™¼å±•的五個力é‡
管ç†å¸å¤§å¸«é‚克爾?波特早在競çˆç†è«–ä¸é—¡è¿°äº†ä¼æ¥æ‰€é¢è‡¨çš„五個力é‡ï¼Œç¨±ç‚ºäº”åŠ›æ¨¡åž‹ã€‚åŒæ¨£ï¼Œå°äºŽä»»ä½•䏀個伿¥æˆ–組織,其發展來自圖1䏿‰€è¡¨ç¤ºçš„這五大力é‡ã€‚
圖1 伿¥ä¹ƒè‡³è¡Œæ¥ç™¼å±•çš„é‡è¦åŠ›é‡
å…¶å¯¦ï¼Œä¼æ¥æ ¸å¿ƒåœ¨äºŽä½¿å‘½é©…動下,為用戶æä¾›æ‰€éœ€çš„ç”¢å“æŠ€è¡“ï¼Œç‚ºå“¡å·¥è¬€ç¦åˆ©ï¼Œä»¥åŠç‚ºè‚¡æ±è¬€åˆ©ç›Šï¼Œé€™æ˜¯ä¼æ¥è‡ªèº«ç™¼å±•的內生動力。客戶需求導å‘的產å“è¨è¨ˆç”¢ç”Ÿæ‹‰å‹•åŠ›ï¼Œæ©«å‘æŠ€è¡“çš„é€²æ¥ç”¢ç”ŸæŽ¨å‹•力,通éŽå·¥ç¨‹å‰µæ–°ï¼Œç‚ºç”¨æˆ¶æä¾›å„ªäºŽç«¶çˆè€…æ›´é«˜æ€§åƒ¹æ¯”çš„ç”¢å“æŠ€è¡“èˆ‡è§£æ±ºæ–¹æ¡ˆã€‚
å›žåˆ°åˆ¶é€ çš„æœ¬è³ª
ç„¡è«–è³¦äºˆæ™ºèƒ½åˆ¶é€ ä½•ç¨®å…‰é®®ï¼Œåˆ¶é€ æœ¬èº«éƒ½æ˜¯è¦æä¾›é«˜å“質產å“ã€ä½Žæˆæœ¬èˆ‡å¿«é€Ÿäº¤ä»˜èƒ½åŠ›çš„ã€‚ä»Šå¤©çš„æŠ€è¡“å¹¶ç„¡æ–°é®®ï¼Œä¸€åˆ‡éƒ½æ˜¯æŠ€è¡“æ˜¯å¦é”åˆ°ç¶“æ¿Ÿçš„è‡¨ç•Œé»žï¼Œå› æ¤ï¼Œä¿¡æ¯åŒ–ã€æ™ºèƒ½åŒ–都是附著于自動化之上的工具擴展,而éžåˆ¶é€ 本身。圖2梳ç†äº†è‡ªå‹•化ã€ä¿¡æ¯åŒ–èˆ‡æ™ºèƒ½åŒ–ä¹‹é–“çš„é—œç³»ï¼Œä»–å€‘ä½œç‚ºä¸€ç¨®æ–¹æ¡ˆå·¥å…·å…±åŒæœå‹™äºŽä¸æ–·è®ŠåŒ–çš„åˆ¶é€ æ¥éœ€æ±‚。
圖2 質é‡/æˆæœ¬èˆ‡äº¤ä»˜æ˜¯åˆ¶é€ 的本質訴求
æ›´å¿«ã€æ›´é«˜ã€æ›´å¼·çš„æ©Ÿå™¨
å°äºŽåˆ¶é€ æ¥è€Œè¨€ï¼Œå…¶ç¸½æ˜¯éµå¾ªè‘—奧鋿œƒç²¾ç¥žï¼Œé‚£å°±æ˜¯â€œæ›´å¿«ã€æ›´é«˜ã€æ›´å¼·â€ã€‚å°äºŽæ©Ÿå™¨è€Œè¨€ï¼Œå°±æ˜¯â€œæ›´å¿«çš„é€Ÿåº¦ã€æ›´é«˜çš„å“è³ªã€æ›´å¼·çš„功能â€ï¼Œå·¥å» å°äºŽæ©Ÿå™¨çš„è¦æ±‚就是“既è¦å“質高ã€åˆè¦çœææ–™ã€é‚„è¦ä¸€æ©Ÿå¤šç”¨ç”Ÿç”¢ä¸åŒçš„產å“â€ï¼Œé€™å°±æ˜¯â€œæŠ•è³‡å›žå ±â€ã€‚
機器控制何以變得越來越復雜?
控制,從機械傳動與手動æ“作ã€ç¹¼é›»å™¨é‚輯ã€PLC,å†åˆ°PC算法è¨è¨ˆï¼ŒAI集æˆèƒ½åŠ›ï¼Œé€™ä¸€åˆ‡éƒ½æ˜¯ç‚ºäº†è®“æ©Ÿå™¨è®Šå¾—èƒ½å¤ å‹ä»»æ›´ç‚ºå¾©é›œçš„工作。一機多能,就æ„味著最快的調整,以生產ä¸åŒçš„產å“ï¼Œè¶Šä¾†è¶Šå¿«çš„æ©Ÿå™¨è¦æ›´é«˜çš„生產產能,而精度越來越高則為了更高的å“質。
ä¼¼ä¹Žå¤§éƒ¨åˆ†å°æ©Ÿå™¨çš„æŽ§åˆ¶å™¨çš„ç†è§£éƒ½ä¸æ–·åœç•™åœ¨PLCåªèƒ½åšé‚輯控制,這似乎å°äºŽè‡ªå‹•åŒ–æœ‰è¼ƒéŽæ™‚çš„ç†è§£ä¸€ç›´å½Œæ¼«åœ¨åˆ¶é€ æ¥ï¼Œç„¶è€Œäº‹å¯¦å¹¶éžå¦‚æ¤ï¼Œè‡³å°‘在è²åŠ èŠå¹¶éžå¦‚æ¤ã€‚è²åŠ èŠåœ¨80年代開始進入PLCå¸‚å ´ï¼Œä½†èµ·èµ·é»žé¸æ“‡äº†PC與PLCèžåˆçš„æž¶æ§‹ï¼Œå³ï¼Œé¸æ“‡PLC的穩定å¯é ã€åˆæœ‰PC的復雜算法è¨è¨ˆã€æµ®é»žé‹ç®—能力,這使得è²åŠ èŠåœ¨90年代å³å¯é‡‡ç”¨BASIC/C編程以實ç¾å¾©é›œçš„算法è¨è¨ˆï¼Œè³¦äºˆæ©Ÿå™¨æ›´é«˜çš„å·¥è—實ç¾èƒ½åŠ›ã€‚
圖3 多樣控制技術滿足å„種需求
如圖3,今天,è²åŠ èŠçš„æŽ§åˆ¶å™¨æŒ‰ç…§ç”¨æˆ¶éœ€æ±‚,æä¾›äº†å„種能力的擴展產å“組åˆï¼Œæ¶µè“‹äº†æ©Ÿæž¶å¼PLCã€Power Panel控制顯示一體ã€APC-先進的工æ¥PCã€Panel
PC-PLCã€PCèˆ‡é¢æ¿é›†æˆï¼ŒX90的移動è£å‚™æŽ§åˆ¶å™¨ï¼Œé€™äº›æŽ§åˆ¶å™¨åŸºäºŽIntel X86/ARM架構,å¯ä»¥æ”¯æŒRTOS,復雜算法實ç¾ã€‚
é€šéŽæœ¬èº«çš„高性能處ç†å™¨ã€ä»¥åŠè±å¯Œçš„網絡集æˆèƒ½åŠ›ã€å…§åµŒçš„æœå‹™ï¼ˆFTP/Web,OPCUA)能力,在數å—化時代,è²åŠ èŠçš„æŽ§åˆ¶å™¨ä¾èˆŠå…·æœ‰é ˜å…ˆçš„æ•¸å—åŒ–èƒ½åŠ›ã€‚åœ¨æ»¿è¶³æŽ§åˆ¶ä»»å‹™çš„å¯¦æ™‚æ€§åŒæ™‚,也æä¾›æ•¸å—化連接能力,以åŠé‚Šç·£è¨ˆç®—任務處ç†èƒ½åŠ›ã€‚
å·¥æ¥é€šä¿¡-å¾žæ©Ÿå™¨åˆ°å·¥å» é›†æˆ
總線的æ·å²è‹¥å¾žæ—©æœŸçš„儀表總線算起,也有大約60å¹´çš„æ·å²ï¼Œå¾žIEC的“ç¾å ´ç¸½ç·šâ€é€™å€‹å®šç¾©ä¹Ÿæœ‰è¿‘40年了。早期總線主è¦ä¾†è‡ªäºŽæµç¨‹å·¥æ¥çš„éœ€æ±‚ï¼Œå› ç‚ºæµç¨‹å·¥æ¥åƒæ˜¯ä¸€è‡ºå¤§æ©Ÿå™¨ï¼ˆè£ç½®ï¼‰ï¼Œæœ‰å°äºŽå·¥ç¨‹æŽ¥ç·šã€é…ç½®å’Œè¨ºæ–·çš„éœ€æ±‚ã€‚éš¨è‘—æ©Ÿå™¨ä¹Ÿé–‹å§‹é€æ¼¸æŽ¥å…¥æ›´å¤šçš„傳感器ã€ä¼ºæœè»¸ã€è¦–覺系統ç‰ï¼Œæ›´å¤šéœ€è¦é€£ç·šç”Ÿç”¢ï¼Œè€Œé›¢æ•£åˆ¶é€ æ¥å±¬äºŽâ€œæ™‚間嚴苛型任務â€ï¼Œå› æ¤ï¼Œå®ƒå°å¯¦æ™‚æ€§æœ‰è‘—è¼ƒé«˜çš„è¦æ±‚。隨著機器的需求變得更為迫切,普éé‡‡ç”¨äº†ä¸‰å±¤æ›´ç‚ºç²¾ç°¡çš„æž¶æ§‹ä¾†æ»¿è¶³å¯¦æ™‚æ€§è¦æ±‚,并借助于以太網將L1/L2çµ±ä¸€ï¼Œä½†ä¿æŒäº†åŽŸæœ‰çš„L7應用層。
圖4 滿足å„ç¨®å ´æ™¯çš„ACOPOS系列
當機器è¦é€²è¡Œé€£ç·šç”Ÿç”¢çš„æ™‚候,就會é‡åˆ°æ©Ÿå™¨-機器(M2M)交互å•題,異構網絡怎么集æˆã€‚這使得OPC UA的語義互æ“作能力得到迫切需求,而å¦ä¸€æ–¹é¢ï¼Œç”±äºŽé›†æˆåŽçš„é‚Šç·£ä»»å‹™ã€æ•¸å—å¿ç”Ÿä»»å‹™éƒ½æœƒç”¢ç”Ÿå¤§é‡å¤šæ¥å‹™æ•¸æ“šæµèª¿åº¦å•題,而由于æ¯å€‹ç”±å» 商ç¨è‡ªæŽŒæŽ§çš„網絡阻礙了這種集æˆï¼Œå› æ¤ï¼Œç”±æ›´ç‚ºä¸ç«‹çš„IEEE發起的TSN就使得å„å€‹å» å•†çµ‚äºŽèšåœ¨ä¸€èµ·å°‹æ±‚新的網絡解決方案。
è²åŠ èŠæ—©æœŸçš„æŽ§åˆ¶å™¨å·²ç¶“集æˆäº†CAN總線,包括伺æœçŸæš«çš„ç¶“æ·éŽè„ˆæ²–èˆ‡æ¨¡æ“¬é‡æŽ§åˆ¶ï¼Œå³ç´å…¥äº†åˆ†å¸ƒå¼æ™ºèƒ½çš„æž¶æ§‹ä¸‹ï¼Œåœ¨90年代推出的ACOPOS伺æœé©…動器就已經é…ç½®CAN接å£ã€‚到2001年開發了POWERLINK實時以太網技術,采用以太網+CANopen應用層架構,æä¾›é«˜å¯¦æ™‚性應用。而到了2017年開始逿¼¸é€²å…¥TSNçš„ç ”ç™¼ä¸ï¼Œåœ¨æ‡‰ç”¨å±¤ï¼Œä¹Ÿé–‹å§‹é‡‡ç”¨OPC UA統一架構來è¦åŠƒæœªä¾†çš„ç³»çµ±é€šä¿¡æž¶æ§‹ï¼Œä»¥ç¢ºä¿æ©Ÿå™¨èˆ‡ç³»çµ±å¯ä»¥è¢«å®¹æ˜“集æˆåˆ°å·¥å» 整個架構,包括è¨å‚™èˆ‡ç®¡ç†ç³»çµ±çš„é›™å‘交互。
éˆæ´»æ€§éœ€æ±‚——é‹å‹•æŽ§åˆ¶è²¢ç»æœ€å¤§
從直æµé©…動,到交æµï¼Œå¾žè®Šé »åˆ°ä¼ºæœçš„大釿‡‰ç”¨ï¼Œé‹å‹•控制最é‡è¦çš„æ‡‰ç”¨åŒ…括了定ä½èˆ‡åŒæ¥æŽ§åˆ¶ã€CNC和機器人。
æ©Ÿå™¨çš„éˆæ´»æ€§è®ŠåŒ–需求使得采用機械方å¼éœ€è¦è²»æ™‚è²»åŠ›çš„è®ŠåŒ–å’Œèª¿æ ¡ï¼Œè€Œä¼ºæœé›»æ©Ÿå‰‡ä»¥å¿«é€ŸéŸ¿æ‡‰ã€é«˜ç²¾åº¦ï¼Œä½¿å¾—æ©Ÿå™¨çš„é€™ç¨®èª¿æ ¡è®Šå¾—ç°¡å–®ï¼Œå› æ¤ï¼Œè¶Šä¾†è¶Šå¤šçš„伺æœé›»æ©Ÿä¸åƒæœ€åˆä¸»è¦èšç„¦å®šä½ç²¾åº¦å’Œé€Ÿåº¦ä½ç½®åŒæ¥ä»»å‹™ï¼Œè€Œæ›´å¤šè®Šæˆäº†æ»¿è¶³æ©Ÿå™¨è®ŠåŒ–生產的需求。
在2008年,è²åŠ èŠæŽ¨å‡ºGMC,將定ä½åŒæ¥ã€CNC和機器人ç´å…¥çµ±ä¸€æž¶æ§‹ã€‚
為了解決機器控制的å„種需求,è²åŠ èŠçš„ACOPOS系列有é‡å°æ€§çš„æä¾›äº†ACOPOSmultié›™è»¸å…±ç›´æµæ¯ç·šé©…å‹•ã€ACOPOSmotor分布å¼é‹å‹•控制ã€ACOPOS P3三軸驅動,如圖5所示,而ACOPOStrak匯æµåˆ†æµçš„ç£æ‡¸æµ®è¼¸é€ï¼Œä»¥åŠACOPOS 6D具有平é¢ç£æ‡¸æµ®è¼¸é€èƒ½åŠ›çš„é‹å‹•控制產å“,如圖5所示。
圖5 多ç¶é‹å‹•控制技術
è€Œç£æ‡¸æµ®è¼¸é€æŠ€è¡“åˆæ˜¯ä¸€å€‹æ›´å¤§çš„æ½®æµï¼Œå› 為,它需è¦è§£æ±ºå¦‚ä½•å°‡æ•´å€‹ç”Ÿç”¢é€£æŽ¥èµ·ä¾†ï¼Œä»¥å°‡å‚³çµ±çš„é›¢æ•£åˆ¶é€ è½‰åŒ–ç‚ºå‘æµç¨‹å·¥æ¥ä¸€æ¨£çš„連續型生產,進而縮çŸä¸é–“çš„æ¬é‹ã€è¼¸é€èˆ‡ç‰å¾…時間。å¦ä¸€å€‹å•題在于“調度â€ï¼Œå³ï¼Œé€šéŽå°‹æ‰¾åœ¨å€‹æ€§åŒ–產å“的生產æµç¨‹çµ„åˆä¸ï¼Œç²å¾—最優(時間最çŸã€è·¯å¾‘最çŸï¼‰çš„æ•ˆçŽ‡çµ„åˆã€‚這是由ACOPOStrakå’ŒACOPOS 6D內置的智能調度算法來實ç¾çš„。
軟件技術
軟件之所以變得é‡è¦å°±åœ¨äºŽå®ƒå¯ä»¥è³¦äºˆæ©Ÿå™¨æ›´å¤šçš„éˆæ´»æ€§ï¼Œä»¥æ‡‰å°è®ŠåŒ–,軟件作為一種Know-Howå°è£çš„å®¹å™¨ï¼Œä¹Ÿè¢«æ©Ÿå™¨åˆ¶é€ å•†æ‰€çœ‹é‡ï¼Œå¾žåœ–7我們å¯ä»¥çœ‹åˆ°ï¼Œè‡ªå‹•化包å«äº†éžå¸¸å¤šèˆ‡è»Ÿä»¶ç›¸é—œçš„工作。
1.集æˆé–‹ç™¼å¹³è‡ºçš„需求
機器越來越多的å°è±¡å’Œä»»å‹™é›†æˆï¼Œä½¿å¾—æå‡æ©Ÿå™¨é–‹ç™¼æ•ˆçއæˆç‚ºäº†å¿…é ˆï¼Œå› æ¤ï¼Œè²åŠ èŠåœ¨1997å¹´å³æŽ¨å‡ºäº†Automation Studio集æˆå·¥å…·å¹³è‡ºã€‚其實,在今天大家廣泛討論的工æ¥è»Ÿä»¶ä¸ï¼Œé‡å°åµŒå…¥å¼ç³»çµ±æ‡‰ç”¨é–‹ç™¼çš„工具平臺往往會被忽略,但是,ä¸è¦å¿˜è¨˜ï¼Œæ‰€æœ‰é‹è¡Œåœ¨æ©Ÿå™¨ä¸Šçš„æŽ§åˆ¶ç³»çµ±å¿…é ˆæœ‰ä¸€å€‹è»Ÿä»¶é›†æˆå·¥å…·ã€‚而Automation Studioçš„é–‹æ”¾éˆæ´»æ˜¯è²åŠ èŠå½¢æˆå„種解決方案的關éµä¸€ç’°ã€‚
2.建模仿真
為了滿足物ç†å»ºæ¨¡ï¼Œè²åŠ èŠåœ¨å¾ˆæ—©å°±æŽ¨å‡ºèˆ‡MATLAB/Simulink的接å£ï¼Œè€Œ2008å¹´Mathworksçš„Simulink PLC支æŒC代碼自動生æˆï¼Œç”±äºŽè²åŠ èŠPLC支æŒC開發,而第一批å—益。之åŽç‚ºäº†åŠ å¼·èˆ‡æ©Ÿæ¢°åŠç”¢ç·šä»¿çœŸçš„集æˆï¼Œè²åŠ èŠåˆé€šéŽFMU/FMI接å£èˆ‡MapleSimã€ISGçš„Virtuosã€IndustrialPhysicsç‰è»Ÿä»¶çš„交互,以實ç¾å”åŒä»¿çœŸã€‚
3.æå‡æ©Ÿå™¨èˆ‡ç³»çµ±é–‹ç™¼æ•ˆçŽ‡çš„æ¨¡å¡ŠåŒ–è»Ÿä»¶
盡管工æ¥è»Ÿä»¶ä»Šå¤©å¾ˆç†±ï¼Œä½†æ˜¯ï¼Œå…¶å¯¦ï¼Œå°äºŽè‡ªå‹•åŒ–å» å•†è€Œè¨€ï¼Œæå‡é–‹ç™¼æ•ˆçŽ‡ï¼Œé™ä½Žä»£ç¢¼çš„編寫,所謂的低代碼,其實本質就是用高內èšçš„æ¨¡å¡Šä¾†æå‡æ©Ÿå™¨è»Ÿä»¶çš„“組織â€ï¼Œè€Œè²åŠ èŠçš„mappå³åŸºäºŽçµ„件的開發(Component-Based Developmentï¼‰æ€æƒ³ä¾†å¯¦ç¾æ¨™æº–化å°è£ï¼Œé€²è€Œé™ä½Žæ©Ÿå™¨é–‹ç™¼çš„編程é‡ï¼Œå¾žè€Œå¿«é€Ÿé…ç½®æ©Ÿå™¨çš„æ‡‰ç”¨ç³»çµ±ã€‚ä¸»è¦æ˜¯ç‚ºäº†ç¯€çœæ™‚間,é™ä½Žé–‹ç™¼æˆæœ¬ã€‚
4.智能算法的支æŒ
就本質而言,AI也是工æ¥çŸ¥è˜çš„è»Ÿä»¶åŒ–ï¼Œå› æ¤ï¼Œä»¥è»Ÿä»¶å½¢å¼é‹è¡ŒäºŽåµŒå…¥å¼PLC還是PC,乃至未來所謂云化PLCå‡å¯ï¼Œéƒ¨ç½²äºŽå“ªé‡Œåªæ˜¯æ ¹æ“šéœ€è¦å¯è‡ªç”±éˆæ´»é…置的å•題。
å°äºŽè‡ªå‹•åŒ–å» å•†ä¾†èªªï¼Œå…¶å¯¦é–‹ç™¼å¹³è‡ºå·¥å…·è»Ÿä»¶æ˜¯ä¸€æ–¹é¢ï¼Œå¦ä¸€æ–¹é¢ä¹Ÿåœ¨äºŽåž‚直行æ¥çš„Know-Howå°è£ï¼Œå› æ¤ï¼Œé€™éƒ½æ˜¯åƒ¹å€¼çš„é«”ç¾ã€‚
è‡ªå‹•åŒ–å¾žæœªåœæ¢å‰µæ–°çš„æ¥ä¼
事實上,自動化的疆界一直在擴展,從è²åŠ èŠçš„視角,我們å¯ä»¥çœ‹åˆ°è‡ªå‹•化技術發展的幾個關éµé»žï¼š
1ï¼Žæ©«å‘æŠ€è¡“+ç¸±å‘æ‡‰ç”¨
å€ŸåŠ©äºŽæ©«å‘æŠ€è¡“ä¾†è§£æ±ºåž‚ç›´è¡Œæ¥å•é¡Œï¼Œæ˜¯è‡ªå‹•åŒ–çš„ä½¿å‘½èˆ‡åŸºæœ¬å·¥ä½œï¼Œå› æ¤ï¼Œæ‰€è¬‚的技術,åªè¦å®ƒèƒ½æ»¿è¶³è¦æ±‚,并具有經濟性,那么,自動化就å¯ä»¥å°‡å…¶ç´å…¥æ•´å€‹æž¶æ§‹ï¼Œå¹¶ä»¥å·¥æ¥çš„特殊性進行é©ç•¶çš„æ”¹é€ ,從而解決用戶行æ¥çš„特定å•題。
2.å‘兩個方å‘的延伸
首先,ACOPOStrakå’ŒACOPOS 6Dé€™æ¨£çš„æŠ€è¡“ä½¿å¾—è‡ªå‹•åŒ–é–‹å§‹å‘æ©Ÿæ¢°éƒ¨åˆ†å»¶ä¼¸ï¼Œè€ŒOPC UA over TSN架構下的邊緣任務則å‘å…¨å±€çš„å·¥å» é€£æŽ¥æ“´å±•ã€‚
3ï¼Žè‡ªå‹•åŒ–æ ¸å¿ƒåƒ¹å€¼åœ¨å¡‘é€ å®¢æˆ¶å·§å¯¦åŠ›
與炫耀工具平臺本身ä¸åŒï¼Œè‡ªå‹•化的創新都是在解決用戶工è—ã€è³ªé‡ã€æˆæœ¬èˆ‡äº¤ä»˜èƒ½åЛ幾個å•題為其競çˆåŠ›ï¼Œè€Œå¹¶éžåœ¨å¹³è‡ºå·¥å…·æœ¬èº«ã€‚
ä¸åœ‹åˆ¶é€ æ¥çš„發展,自動化與智能化發展是必然趨勢,但是,一切都åœç¹žè‘—技術的å‡èšå’Œæ²‰æ·€ï¼Œæˆ‘們需è¦çš„æ˜¯ä¸€ç¨®é—œæ³¨éœ€æ±‚ã€â€œæ‰“磨â€ç”¢å“與技術的精益精神。
è²æ˜Žï¼šæœ¬æ–‡å…§å®¹ç”±ä¼æ¥æä¾›ï¼Œå¦‚涉åŠç‰ˆæ¬Šã€æ©Ÿå¯†å•é¡Œï¼Œè«‹åŠæ™‚è¯ç³»æˆ‘們刪除(QQ: 2737591964),ä¸ä¾¿ä¹‹è™•,敬請諒解ï¼